Le Mécanisme possède trois cadrans principaux : un à l’avant et deux à l’arrière.
Le cadran avant porte les divisions du calendrier égyptien, ou année sothiaque. À l’intérieur se trouve un second cercle portant les signes grecs du Zodiaque. Ce cercle était mobile afin de permettre un ajustement lié au décalage du calendrier.
Le cadran avant comportait probablement trois aiguilles : l’une indiquait la date, les deux autres la position du Soleil et de la Lune. L’indicateur lunaire était réglé de manière ingénieuse pour reproduire la première anomalie du mouvement de la Lune. Il est raisonnable de penser que l’indicateur solaire possédait un ajustement comparable. Le cadran avant comprenait également une petite sphère représentant la phase de la Lune.
Les inscriptions mentionnent Mars et Vénus, et le constructeur possédait certainement les compétences nécessaires pour ajouter des engrenages indiquant leurs positions. Il a donc été proposé que le Mécanisme ait pu comporter des indicateurs pour les cinq planètes connues des Grecs.
Le cadran avant comprend également un parapegme indiquant les levers et couchers de certaines étoiles, repérées par des caractères grecs renvoyant à des inscriptions explicatives.
Le cadran arrière supérieur est une spirale de 235 divisions correspondant aux 235 mois du cycle métonique de 19 ans. Un petit cadran secondaire indique le cycle callipique de 76 ans. Le cadran arrière inférieur est lui aussi spiralé : ses 223 divisions représentent le cycle d’éclipses de Saros. Un cadran secondaire indique le cycle d’Exeligmos de 54 ans.